(57)【要約】 【課題】  透過率を損なうことなく、つまり表示の明るさを損なうことなく、視角範囲を任意の角度に制御可能な構成を備えた電気光学装置を提供する。【解決手段】  本発明の電気光学装置は、視角制御素子２と、表示素子１とを有する電気光学装置であって、前記視角制御素子２は液晶層を備え、該液晶層が、表示に寄与する光を散乱を伴って透過させる状態と、相対的に散乱を伴わずに透過させる状態とを、それぞれ切り換え可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を備え、該液晶層が、表示に寄与する光を散乱を伴って透過させる状態と、該状態と比較して相対的に散乱を伴わずに透過させる状態とを、それぞれ切り換え可能に構成されてなる視角制御素子と、表示素子とを有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記液晶層は、当該液晶層に印加される電圧の変化に基づいて、前記各状態を切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の視角制御素子。
【請求項３】
前記液晶層が、高分子分散型液晶にて構成されてなることを特徴とする請求項２に記載の視角制御素子。
【請求項４】
照明装置をさらに備え、
前記視角制御素子は、前記表示素子と前記照明装置との間に配設され、前記視角制御素子を透過した光に基づき、透過表示を行う構成とされていることを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
照明装置と、反射部材をさらに備え、
前記視角制御素子は、前記表示素子と前記照明装置の間に配置され、
前記照明装置から出射された光は、前記視角制御手段、前記表示素子の順に透過して前記反射部材により反射された後、前記表示素子、前記視角制御手段、前記照明装置の順に透過することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記照明装置は、平行光を出射するものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記視角制御素子はマトリクス駆動型の構成であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電気光学装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等に備えられた画像表示装置は、画面上に種々の情報を表示するとともに、操作者の操作結果を表示するようになっており、この種の画像表示装置においては、表示の明るさ、コントラスト比、視野角の広さ等が目的に応じてそれぞれ設計されている。近年、作業内容の秘密性が高い場合や、列車、バス等の公共の場所でコンピュータや携帯電話機等を使用する場合に、操作者以外の周囲の人間に対して表示画像を隠蔽する手段を備えた画像表示装置に対する要求が高まっている。このような用途においては、高い表示性能を備えていても、使用する場所が制約されたり、周囲に気を配りながら使用することとなり、使用上の不都合が生じることがある。そこで、表示画像の秘匿性向上を目的として、表示装置の視野角を制御する光学素子やこれを備えた表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９７８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載の表示装置では、液晶パネル等の表示素子の前面に、視角制御用の光学素子（視角制御素子）としてゲストホスト型の液晶素子を有している。しかしながら、この場合の視角制御素子は、視角範囲を印加電圧に応じて任意に制御できるものの、その制御の際に光の吸収を伴うため、透過率が低下し、表示の明るさが低下してしまうものであった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、透過率を損なうことなく、つまり表示の明るさを損なうことなく、視角範囲を任意の角度に制御可能な構成を備えた電気光学装置と、これを備えた電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
次に、上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置は、液晶層を備え、該液晶層が、表示に寄与する光を散乱を伴って透過させる状態と、該状態と比較して相対的に散乱を伴わずに透過させる状態とを、それぞれ切り換え可能に構成されてなる視角制御素子と、表示素子とを有することを特徴とする。
【０００６】
このような電気光学装置によると、表示に寄与する光の角度を視角制御素子により任意に制御可能となり、つまり視角制御素子が散乱を伴わずに光を透過させる状態にある場合には広視角モード、視角制御素子が散乱を伴わずに光を透過させる状態にある場合には狭視角モードにて表示を切り換え可能となる。さらに、このような視角制御に伴って光の吸収が生じないため、表示の明るさが低下する不具合もなく、低消費電力で明るい表示を実現可能となる。なお、具体的には、当該電気光学装置を多人数で見る場合には、視角制御素子を広視角モードに設定し、一方、当該電気光学装置を秘匿性を確保した状態で見る場合には、視角制御素子を狭視角モードに設定することができる。
【０００７】
本発明の視角制御素子において、前記液晶層は、当該液晶層に印加される電圧の変化に基づいて、前記各状態を切り換え可能に構成されているものとすることができる。この場合、印加電圧に応じて任意に視角を制御することが可能となる。具体的には、前記液晶層として高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ(Polymer-Dispersed Liquid Crystal)）にて構成されてなるものを採用することができ、例えば液晶が微小粒滴として高分子マトリクス中に分散しているタイプや、液晶の連続相中に高分子が３次元網目状または微小粒滴状に分散しているタイプ等を例示することができる。このような高分子分散型液晶を用いた素子は、偏光子を用いずに透過状態と散乱状態との双方をスイッチング自在にとることができ、電圧無印加時又は電圧印加時において、液晶分子の配列が変化し、その屈折率が変化するのに対し、分散媒たる高分子の配列は変化せず、その屈折率が変化しないことを利用している。
【０００８】
本発明の電気光学装置において、前記視角制御素子の液晶層は、当該液晶層に印加される電圧の変化に基づいて、前記各状態を切り換え可能に構成されているものとすることができる。この場合、印加電圧に応じて任意に視角を制御することが可能となる。具体的には、前記液晶層として高分子分散型液晶にて構成されてなるものを採用することができ、該高分子分散型液晶によると、印加電圧に応じて透過と散乱を好適に制御することが可能となる。
【０００９】
本発明の電気光学装置は、照明装置をさらに備え、前記視角制御素子は、前記表示素子と前記照明装置との間に配設され、前記視角制御素子を透過した光に基づき、透過表示を行う構成とすることができる。この場合、視角制御素子は、その液晶層が、光源からの光を散乱を伴って透過させる状態と、相対的に散乱を伴わずに透過させる状態とを、それぞれ切り換え可能に構成されるとともに、表示素子は、視角制御素子を透過した光に基づき選択透過表示を行う構成となる。一方、本発明の電気光学装置は、照明装置と、反射部材をさらに備え、前記視角制御素子は、前記表示素子と前記照明装置の間に配置され、記照明装置から出射された光は、前記視角制御手段、前記表示素子の順に透過して前記反射部材により反射された後、前記表示素子、前記視角制御手段、前記照明装置の順に透過するものとすることもできる。
【００１０】
なお、前記照明装置は、平行光を出射するものとすることができる。この場合、視角制御素子が散乱を伴わずに光を透過する状態にあるときは、表示の視角が狭くなり、散乱を伴って光を透過する状態にあるときは、表示の視角が広くなる。
【００１１】
また、前記視角制御素子をマトリクス駆動型の構成とすることができる。この場合、表示面の特定の箇所のみを選択的に広視角化、或いは狭視角化することができるようになり、具体的な構成としてパッシブマトリクス駆動、或いはアクティブマトリクス駆動のいずれをも採用することができる。
【００１２】
次に、上記課題を解決するために、本発明の電子機器は、上記電気光学装置を備えることを特徴とする。このような電子機器によれば、視角制御素子の視角制御機能によって情報の視認状態を自在に制御することができるので、第３者に対しては情報の秘匿を容易に行うことができ、操作者に対しては良好な情報視認性を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、本実施の形態の表示装置の構成を概念的に示す模式図であって、図１は狭視角モード状態、図２は広視角モード状態を示すものである。なお、本実施の形態の表示装置は液晶表示装置であって、本発明に係る視角制御素子及び照明装置を備えたものである。
【００１４】
本実施の形態の液晶表示装置１００は、液晶表示素子１と、視角制御素子２と、バックライト（光源）３とを備えている。バックライト３は、平行光を出射するものであって、図示しない主光源部及び導光部を有して構成されている。また、視角制御素子２はバックライト３からの光を任意の角度に変換して透過させるものであって、該視角制御素子２を透過した後の光が液晶表示素子１に入射し、該液晶表示素子１を透過した光が表示に供されることとなる。
【００１５】
ここで、液晶表示装置１００は、視角制御素子２の作動に基づいて表示の視角を任意に制御可能に構成され、また、液晶表示素子１の作動に基づいて所定の透過表示が可能に構成されている。したがって、視角制御素子２とバックライト３とが、本実施の形態の液晶表示装置１００の照明装置として機能している。以下、視角制御素子２の構成及び作用について説明する。
【００１６】
視角制御素子２は、バックライト３からの光を任意の角度に変更可能に構成されており、具体的には、図３に示すように、一対の透光性基板２１，２２間に液晶層２５を備え、各基板２１，２２の内面側には１枚のベタ状透明電極２３，２４が形成されている。液晶層２５は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ(Polymer-Dispersed Liquid Crystal)）にて構成され、液晶２６が微小粒滴として高分子マトリクス２７中に分散しているタイプのもので構成されている。なお、各電極２３，２４は、電圧印加手段としての電源２９に接続され、所定の電圧が印加されるものとされている。
【００１７】
このような視角制御素子２においては、図３（ａ）に示すように、電源２９のスイッチを開いて電圧無印加状態とすれば、高分子マトリクス２７中で液晶分子２６がランダムに配向するため、屈折率の差により、当該視角制御素子２に入射した光は散乱されて出射される。一方、図３（ｂ）に示すように、電源２９のスイッチを閉じて電極２３，２４間に所定の電圧を印加すると、液晶分子２６が電界方向に揃うため、基板２１，２２の法線方向から観察したとき屈折率が等しくなり、当該視角制御素子２に入射した光は散乱を伴わずに出射される。
【００１８】
つまり、本実施の形態に用いた視角制御素子２によれば、偏光子を用いずに透過状態と散乱状態との双方を選択的にとることができ、電圧無印加時又は電圧印加時において、液晶分子の配列が変化し、その屈折率が変化するのに対し、分散媒たる高分子の配列は変化せず、その屈折率が変化しないことを利用して視角制御を可能としている。具体的には、液晶層２５が、上述のように散乱を伴って光を透過させる状態と、相対的に散乱を伴わずに光を透過させる状態とをそれぞれ切り換え可能に構成されている。
【００１９】
そして、視角制御素子２の液晶層２５が散乱を伴わずに光を透過させる状態にある場合、当該液晶表示装置１００は、図１に示すように狭視角モード、つまり表示が視認できる範囲が狭いモードとなる。一方、視角制御素子２の液晶層２５が散乱を伴って光を透過させる状態にある場合、当該液晶表示装置１００は、図２に示すように広視角モード、つまり表示が視認できる範囲が広いモードとなる。
【００２０】
一方、液晶表示素子３は、視角制御素子２を透過したバックライト３からの光を用いて、選択透過表示を行なうものであって、例えば一対の基板間にＴＮモードの液晶層が挟持されてなるものを採用することができる。
【００２１】
以上のような本実施形態の液晶表示装置１００によると、表示に寄与する光の角度を視角制御素子２により任意に制御可能となり、つまり視角制御素子２が散乱を伴わずに光を透過させる状態にある場合には広視角モード(図２)、視角制御素子２が散乱を伴わずに光を透過させる状態にある場合には狭視角モード（図１）にて表示を切り換え可能となる。そして、この場合、視角制御に伴って光の吸収が生じないため、表示の明るさが低下することもなく、低消費電力で明るい表示を実現可能となる。なお、具体的には、当該液晶表示装置１００を多人数で見る場合には、視角制御素子２を広視角モードに設定し、一方、当該液晶表示装置１００を秘匿性を確保した状態で見る場合には、視角制御素子２を狭視角モードに設定すれば良い。
【００２２】
図１〜図３に示した実施の形態では、視角制御素子２をバックライト３と液晶表示素子１との間に配設した例を示したが、例えば図４に示す液晶表示装置１００ａのように、液晶表示素子１よりも表示面側、つまり液晶表示素子１のバックライト３とは異なる側に視角制御素子２を配設しても良い。
【００２３】
また、図１〜図３に示した実施の形態では、液晶表示素子１の背面側（表示面とは異なる側）にバックライト３を配設しているが、例えば図５に示す液晶表示装置１００ｂのように、液晶表示素子１よりも表示面側にフロントライト（光源）３０を配設することもできる。この場合、フロントライト３０は、主光源３１と導光部３２とを備え、導光部３２は、主光源３１からの光を背面側（液晶表示素子１側）に反射する一方、背面側（液晶表示素子１側）からの光は表示面側に出射させる構成を有している。
【００２４】
つまり、図５の構成の液晶表示装置１００ｂでは、フロントライト３０が、液晶表示素子１よりも表示面側に配設されており、さらに液晶表示素子１の表示面とは反対側にアルミニウム等からなる反射板４が配設されている。なお、この場合、視角制御素子２はフロントライト３０と液晶表示素子１との間に配設されている。
【００２５】
このように液晶表示素子１の表示面側にフロントライト３０が配設された構成の液晶表示装置１００ｂにおいても、本発明に係る視角制御素子２を適用しているため表示の視角を任意に設定できるものとされている。具体的には、フロントライト３０からの背面側に反射された光は視角制御素子２を透過して（図５では散乱を伴っている）、液晶表示素子１に入射する。液晶表示素子１では選択透過を行ない、該液晶表示素子１を透過した光は反射板４にて反射され、再び液晶表示素子１及び視角制御素子２を透過して表示に供される。
【００２６】
次に、図６は視角制御素子の変形例である。図６に示した視角制御素子２００はマトリクス駆動型（パッシブマトリクス駆動）の構成とされ、一対の基板２１，２２の内面側には、互いに交差するストライプ状の電極２８，２９が配設されており、つまり電極２８は紙面垂直方向に延在するストライプ電極、電極２９は紙面横方向に延在するストライプ電極として構成されている。
【００２７】
このような視角制御素子２００によると、表示面の特定の箇所のみを選択的に広視角化、或いは狭視角化することができるようになる。なお、一方の電極をマトリクス状の画素電極とし、他方の電極をベタ状の共通電極として構成し、アクティブマトリクス駆動とすることもできる。
【００２８】
また、図７は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本発明の表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
【００２９】
上述した液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、広視角、狭視角の切替を極めて容易に行うことができ、情報秘匿性に優れ、かつ高品質の表示が可能になっている。
【００３０】
以上、本発明の一実施の形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００３１】
例えば、本実施形態では、表示装置として液晶表示装置を用いたが、例えば自発光型の有機ＥＬ装置やプラズマ表示装置等にも本発明の視角制御素子を適用することができる。つまり、自発光型の表示装置の表示面側に本発明の視角制御素子を具備させることにより、当該表示の視角を適宜制御可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、視角制御素子に高分子分散型液晶を具備させたが、その他にも相転移型コレステリック液晶、ダイナミックスキャッタリングモード（ＤＳＭ）の液晶を用いることができ、さらには熱により等方性と異方性との間を転移させて視角制御素子を構成することも可能である。
【００３３】
また、本実施形態では、透過型の液晶表示装置を示したが、半透過反射型の液晶表示装置にも本発明の構成を採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の表示装置の一実施形態を概念的に示す模式図。
【図２】図１の表示装置がモード変換された状態を概念的に示す模式図。
【図３】本発明の視角制御素子の一実施形態を概念的に示す模式図。
【図４】本発明の表示装置の一変形例を概念的に示す模式図。
【図５】本発明の表示装置の一変形例を概念的に示す模式図。
【図６】本発明の視角制御素子の一実施形態を概念的に示す模式図。
【図７】本発明の電子機器の一実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１…表示素子（液晶表示素子）、２…視角制御素子、３…バックライト（光源）、２５…液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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